钢与铝及其合金的焊接

焊工技师
(1)钢与铝及其合金的焊接性

钢中的铁、锰、铬、镍等元素在液态下能够与铝混合，形成有限固溶体，也会形成金属间化合物，钢中的碳也能与铝形成化合物，但在固态下彼此几乎不相溶。铝和铁在不同含量之间，可形成多种脆性的金属间化合物，其中FeAls最脆。对钢与铝的熔接接头的力学性能，包括显微硬度都有明显的影响。另外，由于钢、铝及其合金的热物理性能差别也很大，因此使钢与铝的焊接性变差。

（2）钢与铝及其合金的焊接工艺

从上述钢一铝焊接性的分析看，钢与铝及其合金的降低，直接用熔焊工艺几乎是不可能的。用一种热物理性能介于钢与侣之间，而又能与两者冶金相溶的金属或合金作为填充金属来直接熔焊几乎也是不可能的。在生产实践中有涂覆层间接熔焊和中间过渡件间接熔焊法两种。

1）涂覆层间接熔焊法在钢与铝焊接之前，先在钢的表面预先涂覆一层或几层能与某一适当填充金属冶金相熔的金属，形成预涂覆层，然后用钨极氩弧焊方法将涂有覆层的钢与铝熔焊在一起的方法。

通过实践及试验证明：单一涂覆层只能做到防止基体金属的氧化，而不能阻止金属间化合物的产生，其接头强度还是很低的。所以，要采用复合涂覆层进行钢与铝的氩弧焊。

镀层金属材料很多，如Ni、Cu、Ag、Sn、Zn等。镀层金属材料不同，焊后结果也不同。Ni、Cu、Ag复合镀层上易形成裂纹；Ni、Cu、Sn复合镀层效果较好；Ni、Zn复合镀层效果最好。

复合镀层碳钢与铝及其合金的氩弧焊，就是在钢一侧先镀一层铜或银等金属，然后再镀一层锌。焊接时锌先熔化(因焊丝熔点比锌高)，漂浮在液面上。而铝在锌层下与铜或银镀层发生反应，同时铜和或银溶解于铝中，可以形成较好的焊接接头。可使钢一铝焊接接头强度提高到197~213MPa。

钢件镀层完后，便可对钢、铝的表面进行处理。对铝件的表面处理是用15%~20%的NaOH或KOH溶液侵蚀，以清除氧化膜，用清水冲洗干净后，再在20%的HNO3中钝化处理，冲洗干净，待干后即可进行氩弧焊。

焊接材料一一要选择含硅量少的纯铝焊丝，可获得成形优质的接头。不宜用含镁焊丝（LFS)，因它会强烈促进金属间化合物的增长，保证不了焊缝接头的强度。焊接方法——焊接时，工件与焊丝、钨极的相对位置。为防钢表面覆层过早烧损，焊第一道焊缝时，焊接电弧要始终保持在填充金属上面；以后各道焊缝焊接，电弧应保持在填充焊丝和已成形焊缝上，这样可避免电弧直接作用于镀层上。另外使电弧沿铝侧表面移动而铝焊丝沿钢侧移动，使液态铝漫流到复合镀层的钢的坡口表面，也可使镀层不能过早烧损和失去作用。

焊接规范——钢和铝的氩弧焊使用交流电源，一是撞击氧化膜并使其破碎，还能清除熔池表面的氧化膜，使熔化的焊缝金属得到良好的熔合，焊接电流大小根据焊件厚度来选择，一般板厚在3mm时，焊接电流为110~130A；6～8mm时，焊接电流为130~160A；9～10mm时，焊接电流为180～200A。

2)中间过渡件间接熔焊法。这种焊法就是在钢铝接头中间放人一段预制的钢铝复合板，使其形成各自的接头，即钢一钢和铝-铝接头。然后采用常规的熔焊方法分别焊接两端的同种金属。焊接时要注意先焊收缩较大易于热裂的铝材接头，然后再焊接钢材焊接。